JP2619294B2 - 薄片状の黒鉛粉末の製法 - Google Patents

薄片状の黒鉛粉末の製法

Info

Publication number
JP2619294B2
JP2619294B2 JP1292673A JP29267389A JP2619294B2 JP 2619294 B2 JP2619294 B2 JP 2619294B2 JP 1292673 A JP1292673 A JP 1292673A JP 29267389 A JP29267389 A JP 29267389A JP 2619294 B2 JP2619294 B2 JP 2619294B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
graphite
vacuum
gic
graphite powder
flaky graphite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1292673A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03153511A (ja
Inventor
良壽 空閑
茂寿 遠藤
博宜 千代田
一夫 武内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Powdered Metals Co Ltd
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
Hitachi Powdered Metals Co Ltd
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Powdered Metals Co Ltd, RIKEN Institute of Physical and Chemical Research filed Critical Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Priority to JP1292673A priority Critical patent/JP2619294B2/ja
Publication of JPH03153511A publication Critical patent/JPH03153511A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2619294B2 publication Critical patent/JP2619294B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電気、化学、冶金、ロケット等の分野に係
わり、詳しくは、層状構造を成す黒鉛の層間に層間化合
物(raphite ntercalation ompound:以下、GICと
言う)を形成して、所定の雰囲気中で粉砕して微薄片化
することを特徴とする黒鉛の微薄片化方法に関する。
(従来技術) 黒鉛は層状構造の層間方向と層面に垂直な方向で、電
気伝導性や熱伝導率等の性質が異なる異方性を有し、既
に、工業用素材として広く用いられている。とりわけ電
子工学の分野、例えばカラーブラウン管の光吸収用黒色
ストライプやファンネル内面の導電膜として黒鉛製塗膜
が用いられている。他方、絶縁性基板上に黒鉛の回路を
描画して電子部品に用いるなどの用途も拡大している。
このような黒鉛製塗膜は、その成膜工程において塗布む
ら、脱離、ひび割れが無く、長寿命などの高信頼性が要
求されている。従って、黒鉛原料を微細化、特に微薄片
化して膜の性能、膜の強度、薄膜化等を向上することが
重要な課題となっていた。
従来、水等に適当な分散剤を加えて24〜48時間以上で
湿式粉砕を行い、歩留り10wt%程度で0.2μm以下の黒
鉛微薄片粒子が得られている。また、微粉末を乾式の状
態で生成できれば、それを油、溶剤等と混合して高機能
的に用いることが可能になるため、実際に、黒鉛を真空
中あるいはHe等不活性ガス中で粉砕する方法が報告され
ている〔上原,浅井,神保,田中:化学工学論文集,第
4巻,第6号,p639−645(1978)〕。一方、黒鉛はその
層間にゲスト物質(インターカラント)としてHNO3−H2
SO4混酸、ハロゲン、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、フッ化物、塩化物等種々の物質を挿入(インターカ
レート)して、GICを形成することが知られており〔高
橋,阿久沢:実験技術講座,炭素,(No.111),p171−1
78(1982)〕、HNO3−H2SO4混酸のGICを形成して、これ
を800℃程度まで加熱し、ゲスト物質のHNO3−H2SO4を急
激に脱ガスして見掛けの容積を数−数100倍程度に膨張
させ、この膨張黒鉛に水蒸気、ベンゼン等の有機蒸気を
吸着させ、液体窒素で凍結させた後、冷凍粉砕する方法
が提案されている〔大阪工業技術試験所ニュース:No.1
2,(1985)〕。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上述した従来技術は、単に微粒子の調達を目
的としていたため、粒子形状は立体的あるいはブロック
状のものであり、重要な性質である異方性を生かせる薄
片形状のものではなかった。また、乾式粉砕では黒鉛等
の層状物質のもつ高い潤滑性、湿潤性のためにサブミク
ロンの微薄片粒子を得るには困難な方法であった。
一旦、層間化合物を生成した後、その急加熱脱ガス処
理、有機蒸気等の吸着液体窒素による冷却、凍結粉砕、
さらに吸着蒸気の脱離という方法もあるが、得られた微
薄片の大きさは粒径で十数μm程度、アスペクト比(粒
子の径/厚さ)で700程度が限度であり、種々の繁雑な
工程が必要という欠点があった。しかも、数100倍に膨
張させた黒鉛ではかさ比重が非常に大きいため処理量
(重量)が非常に小さく、工業的スケールアップが困難
であること、また、混酸系の膨張黒鉛を製造する工程
で、その残酸が黒鉛中に滞まり、その完全除去が非常に
困難であった。そのため残酸(強酸)による腐食が将来
的に大きな問題となっていた。
(課題を解決するための手段) 上記の課題は、黒鉛の層間にゲスト物質の原子、分
子、イオンをインターカレートして層間化合物を形成し
て真空中または不活性ガス中で粉砕する本方法、または
前記層間化合物を急熱膨張化させた後、真空中、不活性
ガス中、乾燥空気中のいずれかの雰囲気中で粉砕する本
方法によって解決することができる。
前記ゲスト物質としてはカリウム(K)、カリウム−
アンモニア(K−NH3)、臭素(Br)、塩化鉄(FeC
l3)、塩化アンチモン(SbCl5)を用いることができ
る。
(作用) 黒鉛は炭素原子の六角網状平面が層状に積層した構造
から成り、層状構造の平面と垂直方向とで物理的性質が
異なる異方性を有し、その層間にゲスト物質の原子、分
子、イオンを挿入してGICを形成する性質がある。その
層間にインターカラントのカリウム(K)、カリウム−
アンモニア(K−NH3)、臭素(Br)等をインターカレ
ートしたGICは、層間間隔が拡張されて機械的な力によ
る粉砕効率が向上し、更に加熱処理による脱ガスによっ
て、その層間が数−数百倍にも膨張するので粉砕効率は
著しく向上する。従って、GICあるいはその膨張化物を
真空、不活性ガス等の雰囲気中で粉砕することにより、
所望の大きさの微粒子、特に異方性に優れた微薄片粒子
を製造することができる。
(実施例) 以下に、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説
明する。
K−GICを合成するため、粒径が90μm−125μmの天
然黒鉛を乾燥器中で140℃、48時間乾燥させ、更に約10
-3Torrに真空引きして約14時間以上、70℃で付着物質を
焼き出しする。第1図は、層間化合物を合成するための
ブレーカブルシール付き反応容器の概略図である。焼き
出し後、反応容器10中に純度99.9%のカリウム金属11と
前記黒鉛12をアルゴンガス雰囲気中でサンプリングす
る。コック13を開口し、反応容器を十分(約10-3Torr)
に真空引きした後、真空状態を保ったまま反応管を切断
部14で封じ切り、容器全体を電気炉で加熱し、K−GIC
の合成を進行させた。約300℃で約72時間後、黒鉛な第
1ステージの金色のKC5に変化していることが確認され
た。更にK−NH3−GICを生成するため、まず、前記方法
と同様にしてK−GICを合成した後、ブレーカブルシー
ル15を破りNH3ガスを吸収させ、−44℃(アセトニトリ
ル・スラッシュバス)で数時間反応させ、その後室温で
数時間次に過剰NH3を除去してK−NH3−GIC三元素系層
間化合物を合成した。更に前記K−NH3−GICを750℃で2
0分間急加熱したところ、膨張率約13倍の膨張黒鉛が得
られた。第2図は、上記層間化合物を粉砕するために試
作した振動ボールミルの概略図である。この粉砕容器
は、粉砕雰囲気を操作できる構造とした。粉砕容器20に
黒鉛試料21と粉砕媒体のステンレス球22(外径5mm)を
仕込み、ヒーター23で加熱しながら真空排気して水や不
純物を除去した後、所望のガスを充填してバルブ24を閉
じ、モーター電源を入れる。モーター25の回転運動は、
カップリング26を介して偏心重り27に伝達され、バネ28
で支持されたベース29に振動が与えられ、黒鉛試料はス
テンレス球の衝撃力によって粉砕される。粉砕容器は一
度に最大6個取り付けることができる。粉砕条件は振動
数994rpm、振幅10mm、粉砕媒体のステンレス球のみかけ
の充填率50%、各粉料は0.3gとし、同一条件の下に各試
料を仕込んで粉砕した。粒度分布の測定は自然、遠心沈
降法により行った。
第3図は、K−GIC及びK−NH3−GICの粉砕結果と直
接比較できるように真空乾燥処理を施した粒径88−125
μmの天然黒鉛を乾燥空気中、窒素ガス中、真空中で粉
砕実験を行った結果のグラフである。図中の縦軸はフル
イ通過50%径x50、横軸は粉砕時間tである。本実験で
は真空中粉砕において、約3時間でx50=0.4μmの最小
値が得られることがわかる。N2中粉砕のx50においても
ほぼ同様の結果である。一方、乾燥空気中の粉砕では生
成物のx50は、粉砕時間が6時間以内では他の場合より
も大きいことがわかる。
第4図にはK−GICの真空中粉砕、およびK−NH3−GI
C膨張黒鉛の真空中粉砕におけるx50と粉砕時間との関係
を示した。第3図の天然黒鉛の真空中粉砕結果と比較し
て、K−GICの真空粉砕では粉砕速度は小さいが、x50
最小値(粉砕時間=12時間)はほぼ等しくx50=0.4−0.
5μmであることがわかる。また、膨張化K−NH3−GIC
の真空中粉砕において粉砕時間が6時間以内ではみかけ
上粉砕は進行せず、x50の値は0.8μmである。
次に、天然黒鉛(乾燥空気中及び真空中粉砕)、K−
GIC(真空中粉砕)、膨張化K−NH3−GIC(真空中粉
砕)で3時間粉砕して得られた生成物のx50における粒
子形状について各々電子顕微鏡による観察を行った。天
然黒鉛の乾燥空気中または真空中粉砕で得られた生成物
の形状は、塊状であり、凝集した様子が見られ、一方、
K−GIC及び膨張化K−NH3−GICの真空中粉砕生成物の
形状は、天然黒鉛のそれと比較すると明らかに薄片状で
あることが認められた。
臭素をインターカラントとして用いた実施例では、膨
張黒鉛の膨張率は約2.75倍であり、粉砕特性(真空中)
もK−GICの場合とは異なった結果が得られた。このこ
とより、GICの粉砕特性は用いるインターカラントによ
って変化することがわかった。従って、上記実施例の他
に塩化鉄、塩化アンチモンをインターカラントとして用
いた場合にも異なる粉砕特性が得られ、微薄片粒子生成
の可能性が拡大する。
(発明の効果) 本発明によって得られた黒鉛の大きさは、K−GICに
よる真空中粉砕において、x50=0.4μmであり、しかも
微薄片形状であるので黒鉛の有する異方性の性質を有効
的に生かすことができる。従って、油、溶剤等と混合し
て黒鉛塗膜に用いることにより、高機能性膜を実現する
ことができる。各利用分野における黒鉛塗布膜は、長寿
命かつ高信頼性が得られ、膜の性能や強度も向上でき、
超薄膜化の実現が可能になった。また、本法により得ら
れた微薄片は、従来の混酸系のGICではないため、腐食
の原因となる残酸の除去や凍結等の繁雑な工程を必要と
しないので経済的効果が大である。更に、本方法による
微薄片粒子は、カリウムを含むので天然黒鉛よりも高い
電気伝導性を有する利点がある。第5図には本発明によ
り得られたK−GICと天然黒鉛の粉体電気抵抗を示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、層間化合物合成用ブレーカブルシール付き反
応容器の概略図、 第2図は、粉砕用振動ボールミルの概略図、 第3図は、天然黒鉛の乾燥空気中、窒素ガス中、真空中
における粉砕実験結果を示すグラフ、 第4図は、K−GIC及び膨張化K−NH3−GICの真空中に
おける粉砕実験結果を示すグラフ、 第5図は、K−GICと天然黒鉛の粉体電気抵抗を示すグ
ラフである。 (符号の説明) 10……反応容器、11……カリウム金属、12……天然黒
鉛、13……コック、14……封じ切り、15……ブレーカブ
ルシール、20……粉砕容器、21……黒鉛試料、22……ス
テンレス球、23……ヒーター、24……バルブ、25……モ
ーター、26……カップリング、27……偏心重り、28……
バネ、29……ベース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武内 一夫 埼玉県和光市広沢2番1号 理化学研究 所内 (56)参考文献 特開 昭62−115682(JP,A) 特開 平1−148704(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】黒鉛の層間にゲスト物質の原子、分子、イ
    オンをインターカレートして層間化合物を形成する段
    階、そして この層間化合物を真空中、不活性ガス中、乾燥空気中の
    いずれかの雰囲気中で粉砕して薄片状の黒鉛粉末とする
    段階 を備えたことを特徴とする薄片状の黒鉛粉末の製法。
  2. 【請求項2】黒鉛の層間にゲスト物質の原子、分子、イ
    オンをインターカレートして層間化合物を形成する段
    階、 この層間化合物を急熱膨張させる段階、そして 急熱膨張させた層間化合物を真空中、不活性ガス中、乾
    燥空気中のいずれかの雰囲気中で粉砕して薄片状の黒鉛
    粉末とする段階 を備えたことを特徴とする薄片状の黒鉛粉末の製法。
  3. 【請求項3】ゲスト物質がカリウム(K)、カリウム−
    アンモニア(K−NH3),臭素(Br)、塩化鉄(FeC
    l3)、塩化アンチモン(SbCl5)である請求項1もしく
    は2に記載の薄片状の黒鉛粉末の製法。
JP1292673A 1989-11-10 1989-11-10 薄片状の黒鉛粉末の製法 Expired - Fee Related JP2619294B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1292673A JP2619294B2 (ja) 1989-11-10 1989-11-10 薄片状の黒鉛粉末の製法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1292673A JP2619294B2 (ja) 1989-11-10 1989-11-10 薄片状の黒鉛粉末の製法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03153511A JPH03153511A (ja) 1991-07-01
JP2619294B2 true JP2619294B2 (ja) 1997-06-11

Family

ID=17784820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1292673A Expired - Fee Related JP2619294B2 (ja) 1989-11-10 1989-11-10 薄片状の黒鉛粉末の製法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2619294B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2595383B2 (ja) * 1990-12-15 1997-04-02 矢崎総業株式会社 黒鉛層間化合物
JP2586807B2 (ja) * 1993-11-24 1997-03-05 日本電気株式会社 フラーレンインターカレーション化合物の製造方法
JP3691836B1 (ja) 2004-08-27 2005-09-07 東洋炭素株式会社 膨張黒鉛シート

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3650282T2 (de) * 1985-08-27 1995-11-09 Intercal Co Elektrischer Kontakt mit Einlagerungen enthaltendem Graphit.
JPH085650B2 (ja) * 1987-12-07 1996-01-24 信濃電気製錬株式会社 リン片状黒鉛微細粉の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03153511A (ja) 1991-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11361877B2 (en) Graphene entrainment in a host
US6001756A (en) Process for making a silicon carbide sintered body
US4604276A (en) Intercalation of small graphite flakes with a metal halide
CN101486462B (zh) 一种碳化钛微粉的制备方法
CN111607365B (zh) 鳞片石墨导热材料、其制备方法及电子设备
CN106395768B (zh) 一种超薄氮化硼纳米片的合成方法
JP2619294B2 (ja) 薄片状の黒鉛粉末の製法
US10176932B2 (en) Method of manufacturing graphene composite including ultrasonic-wave pulverization post-treatment process and method of manufacturing active material using the same
JP2005162555A (ja) 球状窒化アルミニウムおよび、その製法
CN108199049B (zh) 拓扑储能材料及其制备方法
US20210230398A1 (en) Electrically conductive polymer adhesives with complex dimensional filters
US5945176A (en) Graphite intercalation compound and production method thereof
KR102600789B1 (ko) 실리콘-그래핀 복합 음극재 및 그 제조방법
Dideikin et al. Free graphene films obtained from thermally expanded graphite
KR101563895B1 (ko) 그래핀 나노분말의 제조방법
CN109722644B (zh) 碳纳米杂化材料的表面改性方法
Gorshenev Microwave-assisted and thermal stepwise expansion of oxidized graphites
Feng et al. Enhanced thermal and pyroelectric properties in 0–3 TGS: PVDF composites doped with graphene for infrared application
JPH08217434A (ja) 薄片状黒鉛微粉末の製造方法
KR20190124653A (ko) 방열 전자파 차폐용 복합 시트의 제조 방법
KR102483223B1 (ko) 화학적 박리법에 기반한 산화 그래핀 제조 방법
KR101792242B1 (ko) 그래핀 및 이의 제조 방법
Xiao et al. Multiple cooperative systems obtained by powder metallurgy-like processing method: Adenine containing phthalonitrile/graphene/Fe 3 O 4 high-performance composites with ultra-high EMI shielding.
KR102276655B1 (ko) 자기열 물질, 상기 자기열 물질을 포함하는 제품, 및 상기 자기열 물질의 제조방법
Kyotani et al. Potassium-graphite intercalation compounds from thin carbon films prepared between montmorillonite lamellae

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees